Introdução

A emergência da camada de Disponibilidade de Dados (DA) é devido à demanda aumentada por escalabilidade e maior disponibilidade de dados na tecnologia blockchain. O desenvolvimento da camada DA é uma etapa importante na evolução da tecnologia blockchain, similar à especialização do trabalho na sociedade humana. Hoje, as cadeias públicas modulares se tornaram o modo padrão, com a camada DA sendo uma das áreas mais ferozmente competitivas.

A modularidade é a base da DA

A modularidade impulsiona o desenvolvimento do campo de DA e lança as bases para sua implementação. No ecossistema Ethereum, a modularidade horizontal é vista na tecnologia de fragmentação. A modularidade vertical é vista na estrutura em camadas onde os Rollups gerenciam transações, e a mainnet supervisiona DA e mecanismos de consenso.

O conceito central da modularidade é separar as funções do sistema em diferentes níveis e torná-las intercambiáveis. Isso permite a personalização de casos de uso específicos ou domínios verticais, aumentando a flexibilidade e escalabilidade.

Rollup alcança processamento eficiente de transações agrupando transações fora da cadeia e validando-as periodicamente na cadeia.

Origem: celestia

O design do Rollup varia dependendo do mecanismo de verificação de estado e do local onde os dados de estado são publicados. Do ponto de vista do ecossistema Ethereum:

• Rolagens de Validade: Os dados e o status de validação são obtidos na L1 (prova de validade).
• Rollups otimistas: Os dados e o status de validação também são realizados no L1 (prova de fraude).
• Validiums: Os dados são processados off-chain, e o status de validação é realizado na L1 (prova de validade).
• Optimiums: Os dados são processados off-chain, e o status de validação é realizado no L1 (prova de fraude).

Diferentes escolhas de design oferecem soluções flexíveis para vários cenários e necessidades, abrindo mais caminhos para o crescimento do campo de DA.

O que é DA?

Disponibilidade de Dados (DA) refere-se ao processo em que a Camada 2 empacota dados de estado, incluindo transações, na mainnet da Camada 1. Após verificação e consenso, é publicado na mainnet L1, fornecendo suporte de verificação para cada L2.

A integridade e disponibilidade de dados são essenciais para blockchains modulares e redes Rollup. A rede só pode garantir sua descentralização e segurança quando os dados estão disponíveis e podem ser usados. Assim, a disponibilidade de dados desempenha um papel vital na garantia da operação normal e segurança das redes blockchain.

Métodos de DA e Análise de Custos

Análise do Método de Disponibilidade de Dados

Disponibilidade de Dados (DA) é um componente importante do custo do Rollup. Atualmente, a disponibilidade de dados da Camada2 do Ethereum principalmente usa três métodos: Calldata, DAC (Comitês de Disponibilidade de Dados) e “Blob.”

No método Calldata, soluções de Camada2 como Arbitrum ou Optimism liberam diretamente os dados da transação como calldata nos blocos do Ethereum, alcançando alta resistência à censura. O Ethereum precifica chamadas de dados, computação e armazenamento uniformemente sob Gas, que também é um dos principais custos incorridos pelo Rollup no Ethereum.

Para melhorar a eficiência, a atualização EIP-4844 introduziu um novo tipo de transação “Blob”, movendo o conteúdo de dados das transações da Camada2 para um novo “Blob” temporário para armazenamento. Como o “Blob” é um armazenamento temporário externo e não armazena dados de transações da Camada2 na Camada1, isso reduz consideravelmente os custos de armazenamento. Esta abordagem beneficia a Camada2 ao diminuir os custos de armazenamento e aumentar a velocidade.

Por outro lado, o método DAC oferece uma capacidade muito maior. No entanto, requer que os usuários confiem em um pequeno nó ou grupo de validadores para evitar a retenção de dados maliciosos. O DAC introduz uma suposição significativa de confiança no L2, incluindo soluções de re-estaca. Isso força o DAC a depender de reputação, mecanismos de governança ou votação de tokens para desencorajar o comportamento de não publicação de dados. Portanto, ao usar um DA externo, pode ser necessário contar com o DAC.

Análise de custo da disponibilidade de dados

A Disponibilidade de Dados (DA) é frequentemente um componente crítico no design de um sistema de blockchain inteiro. Especialmente no caso de blockchains monolíticos como o Ethereum, onde a utilização do espaço do bloco é alta, o tamanho do bloco torna-se um fator limitante chave no seu desenvolvimento. Ao longo dos anos, o Ethereum tem abordado ativamente questões de escalabilidade e explorado várias soluções de escalonamento de camada 2.

A camada de Disponibilidade de Dados (DA) é um componente central da arquitetura modular usada para reduzir custos e expandir as capacidades da blockchain. Sua tarefa principal é garantir que os dados na cadeia sejam acessíveis a todos os participantes da rede. Tradicionalmente, cada nó tinha que baixar todos os dados de transações para verificar a disponibilidade de dados, o que era ineficiente e custoso. Essa situação limita a escalabilidade da blockchain, porque à medida que o tamanho do bloco aumenta, a quantidade de dados necessária para validação também aumenta linearmente. Consequentemente, os usuários finais podem incorrer em altos custos de disponibilidade de dados, consumindo até 90% de suas transações no Rollup. As camadas modulares de disponibilidade de dados são consideradas uma solução potencial para reduzir os custos de DA, capazes de reduzir os custos em até 99%.

Nos últimos cinco meses, os Rollups na Ethereum gastaram coletivamente cerca de 10.000 ETH por mês em disponibilidade de dados.

Pressupondo uma média de 10.000 ETH por mês, com preço de $3.000 cada, isso equivale a um custo de DA de $30 milhões.

Fonte: duna

Comparação de Soluções de Camada DA Central

Avail, EigenDA e Celestia são os principais players no ecossistema DA, mas adotam abordagens ligeiramente diferentes em relação à pilha de infraestrutura, mecanismo de consenso, segurança e branding.

Arquitetura Técnica

Ao contrário de Celestia e Avail, EigenDA é apenas um conjunto de contratos inteligentes que dependem do Ethereum. Avail, Ethereum e EigenDA usam compromissos KZG, enquanto Celestia usa provas de fraude para confirmar a correção da codificação de bloco. Os compromissos KZG fornecem um método rigoroso para disponibilidade de dados, mas aumenta a sobrecarga computacional para os mineradores. As provas de fraude da Celestia, por outro lado, pressupõem que os dados podem ser obtidos implicitamente, mas há um período de espera para disputas de provas de fraude antes que os nós possam confirmar que o bloco foi codificado com precisão. Tanto as provas KZG quanto as provas de fraude estão passando por avanços tecnológicos rápidos.

Mecanismo de Consenso

Celestia usa o mecanismo de consenso Tendermint, que requer comunicação de rede peer-to-peer. Por outro lado, o EigenDA desacopla DA do consenso e transmite diretamente. Isso permite que a propagação de blocos de dados não seja restrita pelo protocolo de consenso e pela taxa de transferência da rede P2P, resultando em uma comunicação de rede mais rápida e tempos de confirmação mais curtos.

No entanto, o EigenDA depende do contrato EigenDA da mainnet do Ethereum para concluir a verificação. Em relação ao tempo de confirmação do bloco final, o Celestia é significativamente mais rápido, exigindo apenas 15 segundos em comparação com os 12 minutos do EigenDA.

Avail utiliza o mecanismo de consenso BABE + GRANDPA, que é herdado do SDK do Polkadot. Ele usa Prova de Participação Nomeada e regras do BABE para decidir o próximo bloco. Apesar de seu tempo de confirmação de bloco ser mais lento que o do Tendermint, o Avail verifica a precisão da transação mais rapidamente do que o Celestia, graças ao uso de compromissos KZG para provas de validade.

Garantia de Disponibilidade de Dados

Celestia emprega provas de fraude para garantir a disponibilidade de dados, enquanto o EigenDA utiliza compromissos KZG para provas de validade, oferecendo velocidades mais rápidas, mas exigindo sobrecarga computacional adicional. O conjunto de validadores ativos da Celestia armazena o conjunto de dados inteiro, enquanto o EigenDA otimiza o armazenamento para uma pequena parte dos dados em cada nó para garantir a reconstrução de dados. O Avail aproveita os compromissos polinomiais KZG para reduzir os requisitos de memória, largura de banda e armazenamento, facilitando um processo de validação eficiente.

Amostragem de Disponibilidade de Dados (DAS)

Amostragem de Disponibilidade de Dados é uma tecnologia que permite que nós leves baixem apenas uma parte dos dados do bloco para verificar a disponibilidade de dados. Essa tecnologia fornece segurança para nós leves, permitindo que eles verifiquem blocos inválidos (limitados aos aspectos de disponibilidade de dados e consenso), ao mesmo tempo que permitem à blockchain expandir a disponibilidade de dados sem a necessidade de aumentos correspondentes nos requisitos dos nós.

Celestia e Avail ambos suportarão nós leves de amostragem de disponibilidade de dados após o lançamento. Isso significa que eles podem aumentar com segurança o tamanho do bloco acomodando mais nós leves, mantendo baixos os requisitos do usuário para validar a cadeia.

Embora a EigenLayer não anuncie planos oficiais sobre o DAS, há indicações de que o DAS possa se tornar uma solução alternativa.

Segurança

Comparados aos nós completos tradicionais, os clientes leves tradicionais têm segurança mais fraca porque eles apenas validam cabeçalhos de bloco. Os clientes leves não podem detectar se uma maioria desonesta de mineradores gera blocos inválidos. No entanto, os nós leves com capacidades de amostragem de disponibilidade de dados têm segurança aprimorada porque podem verificar se blocos inválidos são produzidos.

Celestia aprimora sua segurança ao realizar amostragem de disponibilidade de dados, com sua segurança garantida pelo valor de sua rede. Quanto maior o valor da rede de Celestia, maior o custo que os atacantes têm que suportar e menor a probabilidade de um ataque bem-sucedido.

Por outro lado, EigenDA não realiza amostragem de disponibilidade de dados, mas depende de uma maioria de nós pesados honestos, com sua segurança sendo parte da segurança da Ethereum. A segurança do EigenDA é influenciada pelo valor dos ativos reinvestidos na rede EigenDA e pela proporção de operadores de nós na mainnet da Ethereum.

Avail incorpora a amostragem de disponibilidade de dados, fornecendo-lhe um mecanismo de backup eficiente e confiável que mantém a disponibilidade de dados mesmo durante falhas. Além disso, Avail usa o Polkadot’s Nominated Proof of Stake (NPoS), acomodando até 1000 nós validadores. NPoS também possui um mecanismo eficaz de distribuição de recompensas, ajudando a diminuir o risco de centralização de participação.

Marca e Objetivos

Do ponto de vista da marca, a EigenDA é um produto que se alinha de perto com o Ethereum. O objetivo da marca da EigenDA é tornar-se uma camada de disponibilidade de dados centrada em torno do ETH, distinta de outras DAs, com o objetivo de servir o ecossistema Ethereum. Por outro lado, a Avail está empenhada em agregar todos os dados de transações ordenadas de todas as cadeias, tornando-se o centro de coordenação para todo o web3. O ecossistema da Celestia inclui provedores de RaaS, sequenciadores compartilhados, infraestrutura entre cadeias, etc., abrangendo ecossistemas como Ethereum, rollups do Ethereum, Cosmos e Osmosis.

Resumo

Celestia é reconhecida por seus baixos custos de Disponibilidade de Dados (DA) e alto desempenho de throughput. Isso a torna atrativa para cadeias de camada 2 (L2) e aplicações de pequeno e médio porte, permitindo que economizem em altos custos de DA. Os ativos salvos podem então ser usados para distribuir lucros de receita e promover o crescimento de suas ecossistemas e liquidez.

Por outro lado, a vantagem competitiva do EigenDA está enraizada em seus laços estreitos com a segurança e ortodoxia do Ethereum. No curto e médio prazo, os L2s em grande escala podem achar o EigenDA uma escolha mais racional devido aos altos custos de DA do Ethereum.

Avail utiliza tecnologia avançada que permite aos clientes leves verificar a integridade dos dados sem a necessidade de baixar toda a blockchain. Isso torna a tecnologia blockchain mais acessível aos usuários. Desde a separação do Polygon, Avail tem buscado novas parcerias com uma variedade de entidades, mostrando sua versatilidade em diversos cenários de aplicação.

A imagem abaixo mostra uma comparação de várias camadas DA com Avail.

Origem: Blog Avail 2024.4.20

Conclusão

Atualmente, os Rollups surgiram como o caminho principal para o Ethereum, o que significa que o Ethereum entregou a definição de Layer2 para o mercado. Essa tendência aparentemente em desenvolvimento contém várias formas de competição. Em geral, o surgimento contínuo de soluções DA relacionadas, como Celestia, de fato enfraqueceu a competitividade do Ethereum no campo DA em certa medida.

O encanto da modularidade reside no desacoplamento entre seus componentes. Isso permite que cada camada de inovação se construa sobre a outra, e a otimização de cada módulo pode aprimorar o desempenho dos outros. No futuro, o processo de desenvolvimento da modularidade pode oferecer uma infinidade de escolhas competitivas tanto para desenvolvedores quanto para usuários.